Masterarbeit: Erstellung eines durch KI optimierten FE-Materialmodells für einen C45 Stahl

Das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI bietet Ihnen anspruchsvolle und abwechslungsreiche Aufgaben mit Verantwortung und Gestaltungsspielraum. Wir forschen im Auftrag unserer Kunden aus verschiedensten Bereichen von Wirtschaft und Politik und wenden die neuesten Erkenntnisse aus Wissenschaft und Forschung auf konkrete Projekte an. Die Anwendungen liegen in den Bereichen Verteidigung, Sicherheit und Resilienz, Automotive, Raumfahrt und Luftfahrt.
Das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI vergibt zum nächstmöglichen Termin in der Abteilung Werkstoffe und Simulationsmethoden am Standort Freiburg eine Masterarbeit zum Thema: Erstellung eines durch KI optimierten FE-Materialmodells von C45-Stahl für einen weiten Dehnratenbereich.
 

Hintergrund:
Die Gruppe Hochdynamik führt hochdynamische Werkstoffprüfungen an verschiedensten Materialien durch. Mit dem „Modifizierten Taylor-Test“ (MTT) oder dem „Planar-Platten-Impakt Test“ (PPI) werden Materialien mit Stauchraten bis zu 1 Mio/s und Drücken bis über 20 GPa belastet. Bei diesen Impaktversuchen, wird eine stab- oder plattenförmige Probe von einem planen Impaktor mit definierter Geschwindigkeit getroffen. Mit Hilfe eines Laser-Interferometers wird der Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf (free surface velocity) gemessen; aus dem zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeitskurve können Materialdaten für hochdynamische Werkstoff- und Bauteilsimulationen abgeleitet werden. Als Impaktor für den MTT oder den PPI soll künftig ein normalisierter C45 Stahl verwendet werden, dessen Verhalten in Simulationen vorhergesagt werden muss. 

Aufgabenstellung:
Ziel der Masterarbeit ist es, auf Basis zur Verfügung gestellter Ergebnisse quasi-statischer, dynamischer und hochdynamischer Experimente ein Materialmodell für normalisierten C45 Stahl zu erstellen. Dieses Materialmodell soll das Verhalten vor allem unter hochdynamischer Belastung beschreiben. Hierzu sollen die Experimente bevorzugt mit der Finite Elemente Software LS-DYNA modelliert und simuliert werden. 
Die Anpassung und Optimierung der Parameter soll mittels einer KI-basierten Optimierungsmethode erfolgen. Dabei kann auf am EMI bereits verfügbare Verfahren und Algorithmen aufgebaut werden. 

• Studium der Ingenieurwissenschaften, Luft- und Raumfahrttechnik, Fahrzeugtechnik, Maschinenbau, Physik, Werkstoffwissenschaften oder vergleichbar.
• Interesse an numerischen Simulationsverfahren, idealerweise Erfahrung im praktischen Umgang mit allgemeiner Finite-Elemente-Software (ANSYS, LS-DYNA, Abaqus, o.ä.). 
• Interesse an KI-basierten Optimierungsmethoden und Programmierung in Python.
• Interesse an der Modellierung des hochdynamischen Verhaltens von Materialien.
• Ihre Fähigkeit, analytisch und konzeptionell zu denken und zu arbeiten, setzen Sie ergebnisorientiert ein.
• Mit Ihrer selbstständigen, kommunikativen und strukturierten Arbeitsweise bereichern Sie die Zusammenarbeit der beiden involvierten Arbeitsgruppen.
• Deutsch- und Englischkenntnisse auf mind. B2-Niveau.
   

• Sehr gute Betreuung durch erfahrene Wissenschaftler*innen, die Sie bei Ihrer Arbeit unterstützen.
• Interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Kolleg*innen aus verschiedenen Fachgebieten.
• Sehr gutes Betriebsklima in einem hochmodernen Arbeitsumfeld das mit den neuesten Technologien und Ressourcen ausgestattet ist.
• Möglichkeit an wegweisenden Forschungsprojekten teilzunehmen.
• Flexible Arbeitszeiten und Homeoffice bis zu 50% nach Absprache möglich